les plafonds sismiques

CNB 95…2005(CCQ 2001… 2008)

Normes d’installation

Sylvain Brodeur, architecte MOAQ– 1 –

– 2 –

Objectif

Comprendre les modes d’installation pour les différentes zones sismiques Canadiennes.

– 3 –

Zones Sismiques Canadiennes

– 4 –

Quel est le risque ?

65 tremblements de terre significatifs au monde en 2001.

21,436 Mortalités.

Statistiques 2001

– 5 –

80 évènements majeurs – 4,500 mortalités – 31,000 structures détruites

Statistiques 2002

Les Risques !!!

– 6 –

Les Systèmes Non-Structuraux sont importants(composants fonctionnels et operationnels)

Les systèmes de plafonds peuvent nuire à une situation d’urgence et rendre une ou des issues inutilisables.

L’installation des systèmes doivent être conçue pour performer adéquatement durant des situations d’urgences et assurer une évacuation sécuritaire

Vidéo de séismes.2¼ minutes

Standards Sismiques Actuels

– 7 –

Comment déterminer la catégorie de risque des bâtiments

Les Standards Sismiques Canadiens

Clément Leclerc ing. MBAClément Leclerc ing. MBA

Comment connaitre laquelle des catégories de conception sismique à utiliser pour les plafonds

suspendus?

Comment connaitre laquelle des catégories de conception sismique à utiliser pour les plafonds

suspendus?

1. CNB – Protection civile

2. CNB – Si, IE ● Fa ● Sa(0.2

1. CNB – Protection civile

2. CNB – Si, IE ● Fa ● Sa(0.2

Le CNB (2005) et les plafonds suspendusLe CNB (2005) et les plafonds suspendus

• Les plafonds intégrés suspendus doivent être traités de manière normative (référence tableau 2 page 15)

• Décrit certaines techniques d’atténuation en référence aux documents suivants:

• ASTM E580

• CISCA ‘’Guidelines for Seismic Restraint for Direct-hung Supended Ceiling Asssemblies (zones 3 & 4) ‘’

• Les plafonds intégrés suspendus doivent être traités de manière normative (référence tableau 2 page 15)

• Décrit certaines techniques d’atténuation en référence aux documents suivants:

• ASTM E580

• CISCA ‘’Guidelines for Seismic Restraint for Direct-hung Supended Ceiling Asssemblies (zones 3 & 4) ‘’

Normes CSA S832-06Normes CSA S832-06

Diminution des risques sismiques concernant les composants fonctionnels et opérationnels des

bâtiments (CFO)

1. Fourni des normes de conceptions pour les plafonds suspendus relatifs a des catégories de conception

sismique.

2. Requière que soit déterminée pour chaque projet la catégorie de conception sismique requise .

1. Fourni des normes de conceptions pour les plafonds suspendus relatifs a des catégories de conception

sismique.

2. Requière que soit déterminée pour chaque projet la catégorie de conception sismique requise .

Norme ASTM E580Norme ASTM E580

CNB (2005)

ASTM E580

IBC (2006)

ASCE 7-05

CAN/CSA S832

Solutions développées par l’industrie

Calculs d’ancrages

1. IBC, tables 1613.5.6.1 et 1613.5.6.2

2. est fonction des facteurs suivants:

• Réponse spectrale Sa (0,2)

• Réponse spectrale Sa (1,0)

(source CNB Division B annexe C)

• Catégorie d’emplacement(source: étude géotechnique)

• Catégorie de bâtiment(source : CSA S832-06)

1. IBC, tables 1613.5.6.1 et 1613.5.6.2

2. est fonction des facteurs suivants:

• Réponse spectrale Sa (0,2)

• Réponse spectrale Sa (1,0)

(source CNB Division B annexe C)

• Catégorie d’emplacement(source: étude géotechnique)

• Catégorie de bâtiment(source : CSA S832-06)

Détermination de la catégorie de conception sismique (SDC)

(SEISMIC DESIGN CATEGORY)

Détermination de la catégorie de conception sismique (SDC)

(SEISMIC DESIGN CATEGORY)

A Roche dure

B Roche

C Sol très dense et roche tendre

D Sol Consistant

E Sol meuble

F Autres sols

Catégorie d’emplacement Catégorie d’emplacement

Cat. II Sécurité des occupants (SO) – Normal

Cat. III Usage immédiat/continue (UIC)- Élevé

-École, centre d’acceuil d’urgence

-Doit nécessité que peu de réparation pour redevenir

fonctionnel suite a un séisme

Cat. IV Fonctionnalité (F) – Protection civile

-Doivent rester fonctionnel suite a un séisme

Le propriétaire d’un bâtiment peux exigé un niveau de protection accrus.

Cat. II Sécurité des occupants (SO) – Normal

Cat. III Usage immédiat/continue (UIC)- Élevé

-École, centre d’acceuil d’urgence

-Doit nécessité que peu de réparation pour redevenir

fonctionnel suite a un séisme

Cat. IV Fonctionnalité (F) – Protection civile

-Doivent rester fonctionnel suite a un séisme

Le propriétaire d’un bâtiment peux exigé un niveau de protection accrus.

Catégorie de bâtiment(Référence CSA paragraph 5.2)

Catégorie de bâtiment(Référence CSA paragraph 5.2)

Les Calculs • IBC section 1613 et ASCE 7-05

• Ajustement des réponses spectrales en vertu des conditions de sol.

(CNB tableaux 4.8.4.4B et 4.8.4C)

• Les calculs

• SMS = Fa X S(0,2)

• SM1 = Fv x S(1,0)

• SDS = 2/3 x SMS

• SD1 = 2/3 x SM1

Les Calculs • IBC section 1613 et ASCE 7-05

• Ajustement des réponses spectrales en vertu des conditions de sol.

(CNB tableaux 4.8.4.4B et 4.8.4C)

• Les calculs

• SMS = Fa X S(0,2)

• SM1 = Fv x S(1,0)

• SDS = 2/3 x SMS

• SD1 = 2/3 x SM1

Détermination de la catégorie de conception sismique (SDC)

Détermination de la catégorie de conception sismique (SDC)

TABLEAU 1613,5,6(1) Conception basée sur la réponse sismique courte

TABLEAU 1613,5,6(2)Conception basée sur la réponse sismique longue

VALEUR DE SDS Catégorie de risque

I or II III IV

SDS < 0.167g A A A

0.167g <SDS < 0.33g B B C

0.33g < SDS < 0.50g C C D

0.50g < SDS D D D

Valeur de SD1 Catégorie de risque

I or II III IV

SD1 < 0.067g A A A

0.067g < SD1 < 0.133g B B C

0.133g < SD1 < 0.20g C C D

0.20g < SD1 D D D

1. Sa(0,2) et Sa(1,0) sont fixes : 0,69 et 0,14

2. Diverses catégories d’emplacement de A à F

3. Catégories de bâtiment: II, III et IV

1. Sa(0,2) et Sa(1,0) sont fixes : 0,69 et 0,14

2. Diverses catégories d’emplacement de A à F

3. Catégories de bâtiment: II, III et IV

MontréalMontréal

Les calculsLes calculs

Calcul du SDC (Siesmic Design Category) (selon IBC et ASCE 7-05)

Projet:Bibliothèque de St-LaurentN.D. #12-847

Ville:Montréal, arondissement St-Laurent

Classe du Bâtiment: II

Catégorie d'emplacement: "E" "Sol meuble"

Sa(0,2) 0,69=Ss

Sa(1,0) 0,14=S1

Fa : 1,12

Fv : 1,35

SMS=Fa*Ss 0,773

SM1=Fv*S1 0,189

SDS=2*SMS/3 0,515

SD1=2*SM1/3 0,126

Selon SDS, Niveau D

Selon SD1, Niveau C

Conclusions pour Montréal Conclusions pour Montréal

Catégorie d’emplacement

Description Catégories de bâtiment

II et III

Catégories de bâtiment

IVA Roche dure C D

B Roche C D

C Sol très dense C D

D Sol consistant D D

E Sol meuble D D

– 21 –

Les Catégories de risque ?

ASTM propose 6 catégories de risque

A, B (Aucune contrainte d’installation sauf pour les bâtiment de sécurité civile)

C Anciennement zone d’activités légère à modérée.

D, E, F Anciennement zone d’activités à risque élevé.

Les Standards Sismiques Canadiens

– 22 –

A, B : ASTM C 636

C : ASTM E 580

Catégorie de risque C

D, E, F : ASTM E 580

Catégorie de risque D, E, FASTM : société américaine pour l'essai et les matériaux (ASTM)

Types d’installations requises

– 23 –

Îlot de plafond flottant Doit pouvoir de se déplacer d’au moins 18’’ ou de se

balancer jusqu’à 45º de la vertical sans endommager ou toucher un autre élément.

Les plafonds de gypse visé ou de plâtre sur latte.

Exception d’installation toutes catégories

– 24 –

Le code propose ASTM C 636.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

Cliquez ici Installation de ASTM C 636.

– 25 –

Moulure Murale

Aucun type de moulure spéciale n’est requise dans le ASTM C 636 standard. Toutes les options s’offrent à vous sans méthode spéciale de fixation.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

– 26 –

Fil de suspension

L’accrochage à la structure doit être reconnu par un test du manufacturier d’attaches. Source: ASTM C 636-96, Section 2.1.2.

Les fils de suspension doivent être espacés au 4pi c\c ou ajustés selon les standards de charges du manufacturier. Source: ASTM C 636-96, Section 2.1.3.

Les fils de suspension doivent être d’aplomb selon une pente de 1 dans 6 soit [10] sans quoi d’autres fils devront venir contreventer le système.Source: ASTM C 636-96, Section 2.1.4.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

– 27 –

Fil de suspension

Calibre 12 en acier galvanisé recuit Source: ASTM C 636-96, Section 2.1.6.

Les fils doivent être attachés solidement et tournés 3 fois sur 3".Source: ASTM C 636-96, Section 2.3.4.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

– 28 –

Tés principaux

Aucune performance structurale n’est exigée.

Les tés principaux doivent être au niveau à au moins ¼" dans 10'.

Source: ASTM C 636-96, Section 2.2.3.1.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

– 29 –

Tés croisés

Doivent formés des angles droits avec les té principaux. Aucune tolérance n’est indiquée. Source: ASTM C 636-96, Section 2.4.2.

Type d’installation requis pour Catégorie A et B

– 30 –

Activités sismiques pour Catégorie de risque C

– 31 –

Construire un plafond sans retenue

L’objectif de cette méthode est de permettre le mouvement libre du plafond.

Les exigences suivantes s’ajoutent à ASTM C 636 déjà analysées.

Catégorie C

– 32 –

Le poids du plafond

Le poids maximal du plafond incluant la tuile, la suspension, les appareils d’éclairage les diffuseurs ou tout autres appareils ne doit pas dépasser 2,5 Lbs / pi. ca. tout autre service dépassant cette mesure doit être supporté indépendamment. Source: ASTM E 580 section 3.1.1

Si le poids moyen du plafond excède 2,5 Lbs / pi. ca. le plafond doit être conçu avec la méthode d’installation ASTM E 580 pour zone à risque élevé ou CISCA 3-4. Source: ASTM E 580 section 3.1.1.

Catégorie C

– 33 –

Moulures périmétriques La moulure murale doit avoir une aile d’au moins 7/8".

Source: ASTM E 580 section 3.2.1 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #5.

Les tés et tuiles du périmètre doivent s’asseoir sur la moulure sur un minimum de 3/8" avec un espace d’au moins 3/8“ entre le mur et le bout des tés ou tuiles.Source: ASTM E 580 section 3.2.2 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #5.

La moulure en escalier peut être utilisée en suivant la même règle. Sources: ASTM E 580 section 3.2.2 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #5.

Il n’est pas permis de fixer les tés de périmètres au mur. Source: ASTM E 580 section 3.2.2 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #6.

View drawing.

Catégorie C

– 34 –

min. 3/8"min. 7/8"min. 7/8"

min. 3/8"

min. 3/8"min. 3/8"Spacer bar, or othersuitable system, to keepperimeter componentsfrom spreading apart.

Détails du périmètre ASTM E 580

Désavantages:

- Prix élevé de la barre stabilisatrice

- Installation difficile pour obtenir un plafond bien d’équerre.

- Les tuile de périmètre sont difficilement accessible

Catégorie C

– 35 –

Solution BERC2 La moulure murale doit avoir une aile verticale de 7/8".

Source: test ESR-1308

Les tés et tuiles du périmètre doivent s’asseoir sur la moulure sur un minimum de 3/8" avec un espace d’au moins 3/8“ entre le mur et le bout des tés ou tuiles.Source: test ESR-1308

Il est permis de fixer les tés de périmètres sur deux murs adjacents à l’aide d’attaches BERC2. (si aucune résistance au feu n’est exigée)Source: test ESR-1308 .

Avantages: Bénéfice au niveau du prix des composés (BERC2 vs Barres stabilisatrice) Installation simplifié en facilitant l’obtention d’un plafond d’équerre. Facilite l’enlèvement des tuiles du périmètre

Catégorie C, Solution Armstrong

– 36 –

Moulures de périmètre de 9/16’’ Quand l’aile de la moulure de périmètre a moins

de 7/8“ de largeur, les tés du périmètre doivent être supportés par un fil supplémentaire installé à au plus 8” du mur ou de la discontinuité du plafond. Ce support supplémentaire peut être un fil de suspension calibre 12, ils peuvent être attachés à la structure ou au mur. Ils doivent être installés avec un aplomb d’au moins 1 dans 6, tout en gardant un espacement entre la structure et le mur de 3/8“.Source: ASTM E 580 section 3.2.4.5

1

6

min. 3/8"

max. 8"

Catégorie C

– 37 –

Les fils de suspension

Des fils de suspension standard calibre 12 standard peuvent être utilisés pour ce type d’installation.Tel que prescrit dans ASTM C 636.Source: ASTM E 580 section 3.2.4.1

Catégorie C

– 38 –

Système de Suspension

Les tés principaux et secondaires doivent offrir aux intersections une résistance en tension et compression d’au moins 60 Lbs.

Les tés Armstrong de résistance moyenne offrent 300LbsSource: ASTM E 580 section 3.1.2

Catégorie C

– 39 –

Stabiliser le périmètre

Les composés du périmètre doivent être stabilisés pour empêcher ceux-ci de s’ouvrir. L’utilisation de barres stabilisatrices ou de tout autre système de retenu est requis. Source: ASTM E 580 section 3.2.2

Barres stabilisatrices.

Catégorie C

– 40 –

Barres Stabilisatrices du Périmètre

– 41 –

Appareils d’éclairage

Les fixtures de moins de 56Lbs doivent avoir des supports supplémentaires non tendus sur deux coins diagonaux (fil calibre 12). Les fixtures pesant plus de 56Lbs doivent être fixés indépendamment à la structure sans s’appuyer sur le système de suspension.

Source: CISCA 0-2, page 3, Section 4, #1.

Fils non-tendu.

Catégorie C

– 42 –

View photo ofsafety wires.

Fils non tendus

– 43 –

Fils non tendus

– 44 –

Fixation des partitions

Le plafond ne doit pas être utilisé pour supporter les murs ou partitions. Tous les systèmes mécaniques d’attaches doivent permettre un mouvement minimum de 3/8" dans toutes les directions. Source: ASTM E 580 section 3.5.1 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #4.

Catégorie C

– 45 –

Percements

Toutes le percements doivent être traitées comme le périmètre et donner un espace de 3/8“ au minimum pour permettre le mouvement.Ex: Gicleurs, colonnes.

Source: ASTM E 580 section 3.2.5 ou CISCA 0-2, page 4, Section 1, #5.

Catégorie C

– 46 –

Activités pour catégorie de risque D, E ou F

– 47 –

Installations Catégorie D, E, F

Cette pratique produit un plafond fixe.

Catégorie D, E, F

– 48 –

Exceptions

Les plafonds de lattes de plâtre ou de planches de gypses visés sont exclues de ces exigences. SSource: ASTM E 580 section 3.1.2

Catégorie D, E, F

– 49 –

Moulures de périmètreSource: IBC 1621.2.5.2.2 #2, ASCE 9.6.2.6.2.2 b.

L’utilisation de l’attache BERC2 de Armstrong a été testée avec une moulure 7\8” Cette pratique élimine l’utilisation des barres stabilisatrices aussi.

Le système de suspension doit être fixé à deux murs adjacents.

Les tés non fixés des deux autres murs doivent donner un dégagement de ¾“ entre leurs bouts et le mur.

Catégorie D, E, F

– 50 –

Fils de suspensionSource: CISCA 3-4, page 1, Section 4, #1.

Les fils de suspension doivent être de calibre #12 pour des installations au 4’ c\c et en calibre 10 lors d’installation au 5’ c\c.

Les ancrages à la dalle doivent pouvoir supporter 90Lbs chacun.

À l’attache des tés principaux et des ancrages, les fils doivent être tournés 3 fois sur trois pouces minimum .

Catégorie D, E, F

– 51 –

Support du périmètre

Les tés du périmètre doivent être supportés par un fil supplémentaire installé à au plus 8” du mur ou de la discontinuité du plafond. (Ou tout autre support approuvé) Ce support supplémentaire peut être un fil de suspension calibre 12. Ces fils de suspensions peuvent être attachés à la structure ou au mur. Ils doivent être installés avec un aplomb d’au moins 1 dans 6. Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #2.

Fil de périmètre.

Catégorie D, E, F

– 52 –

Fil de périmètre

– 53 –

Barres stabilisatrices

Les tés principaux et secondaires coupés du périmètre doivent être stabilisés pour empêcher leur séparation.Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #4 .

Catégorie D, E, F

– 54 –

Système de suspension

Les tés principaux doivent être à résistance supérieure. Source: IBC 1621.2.5.2.2 #1, ASCE 9.6.2.6.2.2 a.

Les connexions entre les tés doivent offrir une résistance d’au moins 180 Lbs en tension aussi bien qu’en compression. Source: CISCA 3-4, page 2, Section 3, #2.

Les tés secondaires supportant des fixtures électriques ou des services mécaniques doivent avoir la même résistance que les tés principaux, ou être supportés par des fils de suspensions supplémentaires. Source: CISCA 3-4, page 2, Section 2 et 3.

Catégorie D, E, F

– 55 –

Contreventement latéraux

Toutes surface de plafond plus grande que 1000 pi. ca. doivent avoir des contreventements contre les forces latérales. Source: IBC 1621.2.5.2.2 #3, ASCE 9.6.2.6.2.2 c.

Les contreventements peuvent être rigides ou faits à partir de fils de suspension. Source: IBC 1621.2.5.2.2 #3, ASCE 9.6.2.6.2.2 c.

Le contreventement doit limiter le mouvement à un maximum de ¼" au point d’attache.Source: IBC 1621.2.5.2.2 #3, ASCE 9.6.2.6.2.2 c.

Catégorie D, E, F

– 56 –

Les fils de contreventement sont faits de fils de suspension calibre #12 attachés aux tés principaux à au plus 2” de l’intersection entre ceux-ci. Les quatre fils seront placés à 90º entre eux et à un angle n’excédant pas 45º par rapport au plan du plafond . Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #3.

Un contreventement rigide d’une résistance adéquate pour résister au poids de la force verticale appliquée par le plafond doit être attaché entre la structure du bâtiment et les tés principaux à chacune des jonctions. Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #3.

Contreventements verticaux.

Contreventement pour forces Latérales

Catégorie D, E, F

– 57 –

Steel Stud Compression Post

View photo ofbad post.

– 58 –

View photo ofEMT post.

Steel Stud Compression Post

– 59 –

EMT Compression Post

– 60 –

Les contreventements horizontaux sont nécessaires aux 12’ c\c dans les deux directions et le premier point se situera à 6’ de chaque mur adjacent.Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #3.

Les contreventements horizontaux doivent pouvoir supporter des forces de 250Lbs.Source: CISCA 3-4, page 2, Section 1, #3.

Contreventement pour forces Latérales

Catégorie D, E, F

– 61 –

Fixtures électriquesSource: CISCA 3-4, page 2, Section 2.

Toutes fixtures doivent être attachées au système de suspension avec des systèmes pouvant supporter 100% du poids de la fixture agissant dans toutes les directions pour éviter l’effet de pendule.

Les fixtures de moins de 56Lbs doivent avoir des supports supplémentaires non tendus sur deux coins diagonaux (fil calibre 12). Les fixtures pesant plus de 56Lbs doivent être fixé indépendamment à la structure sans s’appuyer sur le système de suspension.

View photos of fixture attachment clips.

Catégorie D, E, F

– 62 –

Attaches des fixtures

View photo ofintegral clip.

– 63 –

Attaches des fixtures

– 64 –

Fixtures spécialesSource: CISCA 3-4.

Les appareils suspendus doivent être supporté avec des fils de calibre 9. Ceux-ci ne doivent pas être suspendus au système de suspension.

View photo of pendantfixture support.

Catégorie D, E, F

– 65 –

Attache de transfert de charge

– 66 –

Services MécaniquesSource: CISCA 3-4, page 2, Section 3.

Les tés secondaires supportant des services mécaniques doivent avoir la même résistance que les tés principaux, Ou être supportés par des fils de suspension supplémentaires.

Les terminaux de services pesant de 20 à 56 Lbs doivent être supportés directement par la structure ou attachés aux fils du système de suspension par 2 fils de calibre 12.

Les terminaux de services pesant plus de 56 Lbs doivent être supportés directement par la structure.

Catégorie D, E, F

– 67 –

Fixation des partitionsSource: IBC 1621.2.7, ASCE 9.6.2.8.1.

Les partitions attachées au système de suspension doivent être contreventées latéralement par fixation à la structure. Ses contreventements doivent être indépendants des contreventements du système de suspension.

Exception: Les partitions d’au plus 9’-0’’ tant que la force horizontal n’excède pas 5 Lbs au pi. ca.

Contreventement des partitions.

Catégorie D, E, F

– 68 –

Contreventement de Partitions

– 69 –

Percements Source: IBC 1621.2.5.2.2 #5, ASCE 9.6.2.6.2.2 e.

À l’exception des installations avec du contreventement rigide, les têtes de gicleurs et tous les autres percements doivent offrir des perforations de tuile ayant 1½ ” po de jeu pour permettre un mouvement de ¾” dans toutes les directions horizontales.

Catégorie D, E, F

– 70 –

Joints de contrôle sismiqueSource: IBC 1621.2.5.2.2 #4, ASCE 9.6.2.6.2.2 d.

Pour tout plafond ayant une surface plus grande que 2500 pi. ca. des joints sismiques seront nécessaires pour s’assurer de la performance du système. Des murs dalle à dalle peuvent aussi servir de joint si les espacements minimum sur les moulures de périmètre sont de 3\4po.

Joints.

Catégorie D, E, F

– 71 –

Joint anti-sismique

View drawing.

Catégorie D, E, F

– 72 –

Attache de joint des longerons principaux résistant aux séismes

RÉPOND AUX EXIGENCES DE RÉSISTANCE AUX SÉISMES DE L’IBC- Une solution simple aux exigences de l’IBC pour le joint de

séparation séismique dans les endroits surpassant 2500 pi ca- Permet le mouvement requis le long du longeron principal, tout en

étant invisible du plancherAttache de joint des longerons principaux résistant aux séismes

– 73 –

4"

7830 Channel Molding

7816 - 6" Facia Molding

pop-rivet this side only

Width of reveal may be adjusted by substitutingdifferent size components.

Joint anti-sismique – fascia métallique

Catégorie D, E, F

– 74 –

Supports pour câblesSource: IBC 1621.2.5.2.2 #7, ASCE 9.6.2.6.2.2 g.

Les câbles et bac à câbles doivent être supporté indépendamment du système de plafond.

Catégorie D, E, F

– 75 –

À

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2-1/2 minutes

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